Занятие 7.

Тема: Рост численности популяции и регуляция численности в природе.

Цель занятия: Изучить основные закономерности динамики количественных показателей популяции на примере изменения ее численности.

Вопросы для самостоятельной подготовки к занятию.

1.Экспоненциальный рост численности популяции. Условия роста по экспоненте.

2.Логистический рост численности популяции. Условия логистического роста.

3.Ограничение популяций ресурсами, прессом хищников и паразитов. Факторы,

зависимые от плотности популяции.

4.Лимитирующая роль климатических условий. Почему действие на популяцию большинства абиотических факторов среды не считают регуляцией численности? Модифицирующие факторы.

5.Разные типы возрастной структуры популяций и их связь с динамикой

численности. Типы динамики численности популяции.

Ответьте на следующие вопросы:

1).Что нужно знать о виде, чтобы с достаточной вероятностью прогнозировать его численность?

2).Какие изменения в возрастной и половой структуре популяции серой крысы желательны с точки зрения человека, старающегося сократить ее численность?

3).В результате самоизреживания елей в густых посадках число деревьев на 1 га составляло: в 20-летних насаждениях – 6720, в 40-летних – 2380, в 60-летних – 1170, в 80-летних – 755, в столетних – 555, а в 120-летних – 465. Начертите график уменьшения стволов елей в лесу при увеличении возраста. Рассчитайте площадь, приходящуюся на одно дерево в разном возрасте. В какой период самоизреживание деревьев происходит наиболее интенсивно? Не стоит ли заранее высаживать ели разреженно? Объясните, почему – да или почему – нет.

Выполните задания:

1. Емкость среды (К) для популяции обыкновенной белки составляет 5000 особей. Максимальная численность выводков обыкновенной белки – 7 детенышей (при N = K/2), минимальная – 3 детеныша (при 3750 ≤ N < 5000). При численности популяции меньше К и больше 0,5 К размножаются 50 % особей. Смертность популяции (d) составляет при N < 1250 d = 5 %, при 1250 ≤ N < 2500 d = 25 %, при 2500 ≤ N < 3750 d = 50 %, при 3750 ≤ N < 5000 d = 75 %. Определить абсолютный и удельный (на 1 особь) прирост популяции при ее численности (N):

а) 1000 особей; б) 2000 особей; в) 3000 особей; г) 4000 особей; д) 5000 особей.

При достижении какой численности популяции прирост ее «перекрываться» смертностью? 

2. Эффект группы. На рисунке приведены результаты эксперимента по изучению выживаемости личиночной стадии (головастиков) остромордой лягушки по одиночке и в группах с разным уровнем популяции до момента метаморфоза – превращения в молодых лягушат-сеголеток. Оптимальная плотность населения головастиков составляет 1 особь на 0,6 л. воды.

Рис.2.Выживаемость головастиков остромордой лягушки при различных уровнях плотности населения (по Северцову, 1999): 1 – «одиночки» с плотностью 1 ос./0,6л; 2 – группа с плотностью 3 ос./0,6 л; 3 – группа с плотностью 1 ос./0,13 л.

 С чем, по Вашему мнению, связана более высокая выживаемость при метаморфозе головастиков с плотностью населения 3ос./0,6 л. воды при их выращивании в группе? Почему выживаемость снижается при увеличении плотности популяции?

3. Индекс восстановления популяции. В популяционной экологии растений принято выделять следующие возрастные (онтогенетические) группы: p – всходы; j – ювенильные особи; im – имматурные особи; v – виргильные особи; g – генеративные особи; s – сенильные особи. Соотношение числа особей в прегенеративном (p, j, im, v) и в генеративном периодах (g) является показателем восстановления популяции (I):

где I – индекс восстановления, %; I_pr – сумма растений в прегенеративном периоде, шт./га; I_gen – сумма растений в генеративном периоде, шт./га.

В таблице 2. приведены данные о возрастном составе популяций древесных видов в заповедном участке «Лес-на-Ворскле».

Проанализируйте возрастную структуру популяций.

Какие из них, можно назвать инвазионными (растущими), какие – регрессивными (вымирающими), какие – нормальными (относительно равномерно представлены все возрастные группы)? Рассчитайте индексы восстановления для популяций этих видов и сравните их между собой. В выводе проранжируйте по возрастанию индексы восстановления. Укажите виды с максимальным и минимальным показателями восстановления. Сделайте выводы об устойчивости существования популяций древесных видов на данном заповедном участке.

Таблица 3.

Численность особей различных возрастных групп популяций древесных видов заповедного участка «Лес-на-Ворскле», шт./га (по Рыжкову, 2001).

Вид	Возрастные группы
	p	j	im1	im2	v1	v2	g1	g2	g3	s
Дуб черешчатый	303	7	–	–	–	–	1	36	17	1
Ясень зеленый	23700	8	–	11	–	1	–	49	9	–
Липа мелколистная	–	34	94	121	17	17	72	28	12	–
Клен остролистный	1634	136	112	135	158	309	155	80	7	–
Вяз гладкий	–	492	425	568	16	20	10	11	1	–
Клен полевой	–	101	77	44	13	5	3	2	–	–

Контрольная работа по демэкологии.

1. Дайте определение экологической популяции.

2. Что такое рождаемость? Абсолютная? Удельная?

3. Что означает «половая структура» популяции? Как она определяется? В чем значение для выживания популяции?

4. Приведите примеры стабильного типа динамики численности популяций. Каким организмам свойственен такой тип? В каких условиях может наблюдаться?

5. Объясните действие модифицирующих факторов? Какие это факторы и в чем проявляется их действие?

Задачи.

1) Для изучения численности огненных саламандр их фотографируют, а не метят, так размер и рисунок пятен у каждой саламандры особенный. Поймали, сфотографировали, а затем выпустили на прежнее место 30 саламандр. Через сутки снова поймали 40 саламандр, среди них было 15, сфотографированных ранее. Предположим, что за сутки не произошло никаких изменений в популяции. Определите число саламандр в популяции.

2) Постройте график изменения заготовок шкурок зайца-беляка на севере Европейской части России за 27 лет (объем заготовок приводится в баллах). Какому типу динамики численности будет соответствовать этот график?

Баллы: 2, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 15, 30, 80, 100, 60, 55, 0, 1, 1, 1, 2, 8, 90, 100, 130, 10, 2, 1, 2.

Какой прогноз для заготовок шкурок будет более точным? а) на 1 год вперед, б) средний на 5 лет вперед, в) средний на 10 лет вперед.

3) На момент организации заповедного участка на его территории площадью 170 га было отмечен 1 выводок из 5 особей обыкновенной лисицы. Через 5 лет ее численность увеличилась до 25-30 особей. Еще через 5 лет количество лисиц уменьшилось до 6-8 особей и стабилизировалось на этом уровне. Объясните, почему сначала численность лисиц резко возросла, а позже упала и стабилизировалась? Как менялась плотность популяции лисицы? Чему равна оптимальная плотность?

4) В таблице приведены данные о выживании в популяции дуба черешчатого Quercus robur L.

Таблица 4.

Снижение численности в популяциях дуба черешчатого в РТ (по Напалкову, 1966)

Возраст	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
Число выживших (на 1 га)	1500	1300	1100	1000	800	550	450	400	345	290	220	170

На основании этих данных постройте кривую выживания. В каком возрасте выживаемость максимальна?

5) Начертите возрастную пирамиду популяции большой синицы, если весной, до вылупления птенцов, 60% популяции составляют птицы прошлого года рождения, участвующие в размножении первый раз, на двухлетних приходится 20%, трехлетних — 8%, четырехлетних — 5%, пятилетних — 4%, 3% составляет доля особей в возрасте от 6 до 10 лет. Как изменится возрастная пирамида популяции большой синицы после вылета

птенцов из гнезда, если численность до гнездования составляла 10 000 особей, а кладка в среднем состоит из 8 яиц при соотношении полов 1:1? Условно считайте, что все особи на этом этапе выжили.